(57)【要約】【課題】  軸受孔の軸支持部上に形成される油膜で回転軸を支持し、かつ潤滑油を一定以上保持することにより、良好な潤滑状態を長期にわたって維持できる焼結含油軸受を提供することにある。【解決手段】  内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体１１に、回転軸２１が挿通される軸受孔１２が穿設されてなり、該軸受孔１２の内周面の一部が、回転軸２１を支持する軸支持部１３とされた焼結含油軸受１０であって、回転軸２１の軸線方向の端面１４における軸受孔１２の開口周縁部１４ａのうち、少なくとも軸支持部１３と接する領域１４ｂに位置する、当該端面１４に開放された前記空孔が封孔されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が穿設されてなり、該軸受孔の内径面の一部が、前記回転軸を支持する軸支持部とされた焼結含油軸受であって、
当該軸受端面における前記軸受孔の内径周縁部のうち、少なくとも前記軸支持部と接する領域に位置する、当該端面に開放された前記空孔が封孔されていることを特徴とする焼結含油軸受。
【請求項２】
請求項１記載の焼結含油軸受において、
前記軸受端面における前記軸受孔の内径周縁部のうち、当該軸受孔の内径面と接する領域の全周にわたって前記空孔が封孔されていることを特徴とする焼結含油軸受。
【請求項３】
請求項２記載の焼結含油軸受において、
外周面に開放された前記空孔が封孔された状態で、またはハウジングに圧入固定された状態で使用され、
外半径をＲｏ、前記軸受孔の半径および前記端面における前記封孔位置の内半径をＲｉとし、前記端面における前記封孔位置の外半径をＲａとしたときに、下記式、
（Ｒａ−Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）≦−１．２３・（Ｒｏ／Ｒｉ）２＋５．７８・（Ｒｏ／Ｒｉ）−５．９０
ただし、１．５０＜（Ｒｏ／Ｒｉ）≦２．２５
を満たしてなることを特徴とする焼結含油軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質状の焼結金属により形成され、潤滑油が含浸されてなる軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が穿設された焼結含油軸受に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の焼結含油軸受は、周知のように、軸受本体に穿設された軸受孔にこの孔より小径の回転軸が挿通され、この状態で回転軸が回転されることにより、軸受孔の内周面のうち、回転軸を支持する軸支持部における摩擦熱およびポンプ作用によって、この軸支持部から滲出した潤滑油により回転軸との間に油膜が形成されると説明されている。
【０００３】
ところが、この焼結含油軸受に作用する負荷が変動したり、あるいは温度が上昇する等といった過渡的な状態で、回転軸が継続的に回転すると、焼結含油軸受の前記軸支持部およびこの周辺部から潤滑油が滲出し続け、潤滑油がこの軸受から漏出し、これにより、この軸受が含有する潤滑油の量が減少し、寿命が短くなるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するための手段として、下記特許文献１に示すように、焼結含油軸受の表面のうち、回転軸の軸線方向における端面を含む、軸受孔の内周面以外の表面を目潰しする構成が開示されている。これにより、軸受孔内周面以外の表面から潤滑油が滲出することを抑制している。
【特許文献１】特開２００３−１５６０４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来では、焼結含油軸受の表面のうち、軸受孔の内周面以外の表面からの潤滑油の滲出は防ぐことができるものの、軸受孔内周面からの潤滑油については、回転軸の回転により滲出し続けることに変わりはない。したがって、軸受孔の内周面から滲出した潤滑油がこの軸受の前記端面に到達したときに、この端面における前記空孔によって前記滲出した潤滑油を回収することができず、潤滑油の漏出を抑制するという課題を何ら解決することができなかった。このため、回転軸との良好な潤滑状態を長期にわたって維持すること、すなわち焼結含油軸受の長寿命化を図ることが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、一定量以上の潤滑油を保持させつつ、軸支持部が回転軸を支持できる力、すなわち負荷容量を向上させることにより、回転軸との良好な潤滑状態を長期にわたって維持できる焼結含油軸受を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体に、回転軸が挿通される軸受孔が穿設されてなり、該軸受孔の内径面の一部が、前記回転軸を支持する軸支持部とされた焼結含油軸受であって、当該軸受端面における前記軸受孔の内径周縁部のうち、少なくとも前記軸支持部と接する領域に位置する、当該端面に開放された前記空孔が封孔されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、焼結含油軸受の前記端面のうち、最も潤滑油が滲出する部分としての、前記軸支持部と接する領域が封孔されているので、軸受内に含有された潤滑油に作用する圧力が高くなり、軸支持部の油膜が回転軸を支持できる力が大きくなる。
また、この封孔は前記端面のうち前記開口周縁部にのみ限定して行われているので、軸受孔の軸支持部で滲出した潤滑油が、焼結含油軸受の前記端面に到達し、さらに前記封孔位置を通過して、この軸受から漏出しようとした場合においても、この封孔位置を通過した位置における前記空孔により回収される。
以上により、前記軸支持部が回転軸を支持できる力、すなわち負荷容量を向上すること、およびこの軸受が含有する潤滑油の量を一定以上保持することが可能になり、この回転軸との良好な潤滑状態を長期にわたって維持することが可能になる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の焼結含油軸受において、前記軸受端面における前記軸受孔の内径周縁部のうち、当該軸受孔の内径面と接する領域の全周にわたって前記空孔が封孔されていることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記開口周縁部のうち軸受孔の内周面に接する領域の全周にわたって前記空孔が封孔されているので、焼結含油軸受をこの周方向における位置決めをしないで装置等に組付けても、回転軸とこの軸受との良好な潤滑状態を長期にわたって維持することができる。すなわち、焼結含油軸受の前記開口周縁部のうち、この周方向におけるいずれの位置が前記軸支持部と接しても、この部分が封孔されていることになるので、組立て工数を増大させることなく、前記作用効果を具備させることができる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の焼結含油軸受において、外周面に開放された前記空孔が封孔された状態で、またはハウジングに圧入固定された状態で使用され、外半径をＲｏ、前記軸受孔の半径および前記端面における前記封孔位置の内半径をＲｉとし、前記端面における前記封孔位置の外半径をＲａとしたときに、下記式、
（Ｒａ−Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）≦−１．２３・（Ｒｏ／Ｒｉ）２＋５．７８・（Ｒｏ／Ｒｉ）−５．９０
ただし、１．５０＜（Ｒｏ／Ｒｉ）≦２．２５
を満たしてなることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、潤滑油の一定量の確保、および前記負荷容量の増加の双方が確実に図られ、回転軸との良好な潤滑状態を長期にわたって維持可能な焼結含油軸受を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る焼結含油軸受によれば、回転軸との良好な潤滑状態を長期にわたって維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る焼結含油軸受の一実施形態について、図面を参照して説明する。
焼結含油軸受１０は、図１に示すように、内部に空孔を含む多孔質状の焼結金属により形成された軸受本体１１に、軸受孔１２が穿設された概略構成とされ、軸受本体１１には潤滑油が含浸されている。なお、本実施形態では、軸受本体１１の空孔率は約２０ｖｏｌ％に設定されている。
【００１５】
そして、この軸受１０は、組付けられて使用されるに際して、ハウジング２０に形成された孔２０ａに圧入固定され、これにより、焼結含油軸受１０の外周面１０ａに開放された空孔は塞がれた状態、あるいは封孔された状態になる。
また、軸受孔１２は、この軸受１０の使用に際して、外径が軸受孔１２よりわずかに小さく、かつ図示しない例えばモータ等の駆動部に連結された回転軸２１が挿通され、この軸受孔１２の内周面の一部が回転軸２１を支持する軸支持部１３とされている。
【００１６】
焼結含油軸受１０の、回転軸２１の軸線方向の端面（軸受端面）１４における軸受孔１２の開口周縁部（内径周縁部）１４ａのうち、この軸受孔１２の内周面（内径面）に接する領域の全周にわたって、この部分における端面１４に開放された空孔を封孔する封孔部材１５が配設されている。この封孔部材１５は、本実施形態では、合成樹脂等からなる樹脂層とされている。なお、封孔部材１５としては、この樹脂層に代えて、ワッシャ等の別部品により端面１４の開口周縁部１４ａに当接させることにより、前記空孔を潰すようにしてもよい。また、前記樹脂層の厚さは、特に限定されず、この部分に含浸されている潤滑油が滲出しない、あるいは滲出し難いように、軸受本体１１を形成する前記焼結金属の表面に配設されていればよい。
【００１７】
また、この封孔部材１５は、図１に示すように、焼結含油軸受１０の外半径をＲｏ、軸受孔１２の半径および封孔部材１５の内半径をＲｉとし、封孔部材１５の外半径をＲａとしたときに、下記式、
（Ｒａ−Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）≦−１．２３・（Ｒｏ／Ｒｉ）２＋５．７８・（Ｒｏ／Ｒｉ）−５．９０
ただし、１．５０＜（Ｒｏ／Ｒｉ）≦２．２５
を満たした大きさで形成されている。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態に係る焼結含油軸受１０によれば、端面１４における軸受孔１２の開口周縁部１４ａのうち軸受孔１２の内周面に接する領域の全周にわたって封孔部材１５が配設されているので、回転軸２１を回転駆動した際に、焼結含油軸受１０の端面１４のうち潤滑油が最も滲出する部分としての、開口周縁部１４ａにおける軸支持部１３と接する領域１４ｂにも、封孔部材１５が配設されることになり、軸支持部１３の油膜が回転軸２１を支持できる力の向上を図ることができる。
【００１９】
さらに、前述したように、封孔部材１５が軸受孔１２の開口周縁部１４ａの全周にわたって配設されているので、この焼結含油軸受１０をこの周方向における位置決めをしないでハウジング２０に組付けても、回転軸２１との良好な潤滑状態を長期にわたって維持することができる。すなわち、焼結含油軸受１０の開口周縁部１４ａのうち、この周方向におけるいずれの位置が軸支持部１３と接しても、この部分に封孔部材１５が配設されていることになるので、組立て工数を増大させることなく、前記作用効果を具備させることができる。
【００２０】
また、封孔部材１５は、軸受端面１４のうち、開口周縁部１４ａにのみ限定して配設されているので、この部分１４ａより径方向外方に位置する部分は焼結金属の空孔が開放されている。したがって、軸受孔１２の軸支持部１３から滲出した潤滑油が、この軸受１０の端面１４に到達し、さらに封孔部材１５の配設位置を通過して、この部材１５の配設位置より径方向外方に到達すると、この潤滑油は前記空孔によって回収されることになる。
【００２１】
以上により、この軸受１０が含有する潤滑油の量を一定以上保持させつつ、軸支持部１３で回転軸２１を支持できる力、すなわち負荷容量を向上させることが可能になり、油膜を維持させ易くなり、回転軸２１との良好な潤滑状態を長期にわたって維持することが可能になる。
【００２２】
次に、以上説明した本実施形態に係る焼結含油軸受１０の前述した効果を検証するために、数値計算と試験とを実施した。なお、以下、便宜のため、本発明に係る実施例および比較例の双方について、図１に示す焼結含油軸受等の各部材に付した符号と同一符合を付して説明する。
【００２３】
まず、検証試験について説明する。
この試験に供する焼結含油軸受の実施例として、軸受孔１２の半径Ｒｉ（封孔部材１５の内半径Ｒｉ）を４ｍｍ、回転軸２１の軸線方向における大きさ（軸受幅）を８ｍｍ、外半径ＲＯを９ｍｍとし（Ｒｏ／Ｒｉは２．２５）、さらに外半径Ｒａを６．５ｍｍとした封孔部材１５を端面１４に配設した軸受を形成した。また、比較例として、この実施例の軸受において、封孔部材１５を有さない（Ｒａ＝Ｒｉ）従来の焼結含油軸受を形成した。そして、これらの各軸受をハウジング２０の孔２０ａに圧入固定した状態で軸受孔１２に回転軸２１を挿通し、軸受孔１２の軸支持部１３に１９．６Ｎの荷重をかけ、この回転軸２１を２８００ｒｐｍで回転させた（以下、この状態を単に「駆動状態」という）。
その後、この駆動状態で所定時間経過したときに焼結含油軸受に含有されている潤滑油の量と、製造時にこの軸受に含有させていた潤滑油の量との比率、すなわち残油量を算出した。結果を図２に×印で示す。
【００２４】
次に、数値計算について説明する。
この数値計算に供する焼結含油軸受のモデルとして、軸受孔１２の半径Ｒｉ（封孔部材１５の内半径Ｒｉ）を４ｍｍ、回転軸２１の軸線方向における大きさ（軸受幅）を８ｍｍとそれぞれ一定にし、外半径Ｒｏを種々異ならせて、Ｒｏ／Ｒｉが１．６０、１．８０、２．００、２．２５の４種類の焼結含油軸受モデルを作成し、さらに、これらの各種類の軸受モデルについて、封孔部材１５の外半径Ｒａを異ならせたものを作成した。そして、前述した検証試験と同一の駆動条件下で数値計算を実施し、残油量を算出した。結果を図２に●印で示す。
【００２５】
この図から、焼結含油軸受の外半径Ｒｏを小さくすると残油量が小さくなり、封孔部材１５の外半径Ｒａを大きくすると残油量が小さくなることが確認できる。すなわち、軸受の外半径Ｒｏを小さくすると、ハウジング２０によりこの軸受が含有する潤滑油に作用する圧力が大きくなることによって、軸受本体１１からの潤滑油の滲出量が増加して残油量が小さくなり、また、封孔部材１５の外半径Ｒａを大きくすると、封孔部材１５によりこの軸受が含有する潤滑油に作用する圧力が大きくなることによって、軸受本体１１からの潤滑油の滲出量が増加して残油量が小さくなることが確認できる。さらに、この図から、前記検証試験で得られた結果（×印）と本数値計算で得られた結果（●印）との傾向が一致しており、本数値計算により残油量を算出できることが確認できた。
【００２６】
次に、数値計算により、前述した駆動状態で、軸受孔１２の軸支持部１３が回転軸２１を支持できる力、すなわち負荷容量を算出して評価した。この評価は、前述した４種類の焼結含油軸受のうち、Ｒｏ／Ｒｉが２．２５であって、封孔部材１５を有さない（Ｒａ＝Ｒｉ）従来の焼結含油軸受の負荷容量を基準にして、他の種類の焼結含油軸受において、封孔部材１５を有さない従来の軸受、および前記４種類の焼結含油軸受において、封孔部材１５の外半径Ｒａの大きさを各別に異ならせたときの負荷容量の変化率をそれぞれ算出して行った。結果を図３に示す。
【００２７】
この図から、焼結含油軸受の外半径Ｒｏを小さくすると負荷容量は増加し、また、前記各種類の軸受については、封孔部材１５の外半径Ｒａを大きくすると負荷容量が増加することが確認できる。すなわち、軸受の外半径Ｒｏを小さくすると、ハウジング２０によりこの軸受が含有する潤滑油に作用する圧力が大きくなることによって、軸受孔１２の軸支持部１３における油膜が回転軸２１を支持できる力が増加して負荷容量が増加し、また、封孔部材１５の外半径Ｒａを大きくすると、封孔部材１５によりこの軸受が含有する潤滑油に作用する圧力が大きくなることによって、軸受孔１２の軸支持部１３における油膜が回転軸２１を支持できる力が増加して負荷容量が増加することが確認できる。
【００２８】
ところで、前述した残油量については、一般に、７５％より小さくなると寿命が短くなる等といった不具合が生ずることが知られている。したがって、この残油量は７５％以上であることが好ましい。
この点を踏まえ、図２において、前記各種類の焼結含油軸受について、残油量が７５％になるときの封孔部材１５の封孔範囲（（Ｒａ−Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ））を算出し、この値に基づいて図４を得た。この図４のプロットは、内外径比Ｒｏ／Ｒｉと、焼結含油軸受がこの内外径比にあるときに、残油量が７５％となる封孔範囲との関係を示すものである。そして、これらの各プロットを結ぶ近似曲線を算出した結果、下記式、
（Ｒａ−Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）＝−１．２３・（Ｒｏ／Ｒｉ）２＋５．７８・（Ｒｏ／Ｒｉ）−５．９０
が得られた。
【００２９】
したがって、焼結含油軸受の残油量が７５％以上となる範囲は、下記式、
（Ｒａ−Ｒｉ）／（Ｒｏ−Ｒｉ）≦−１．２３・（Ｒｏ／Ｒｉ）２＋５．７８・（Ｒｏ／Ｒｉ）−５．９０
ただし、１．５０＜Ｒｏ／Ｒｉ≦２．２５
を満たすことになる。
【００３０】
すなわち、前記不等式を満たすように焼結含油軸受を形成すると、残油量は７５％以上となり、また、前述した内外径比を有する各種類の軸受において、封孔部材１５を有さない従来の軸受より負荷容量は増大することが確認できる。これにより、前記実施形態において説明したように、残油量の確保および負荷容量の増大の双方を図ることができ、回転軸２１との良好な潤滑状態を長期にわたって維持可能な軸受が得られることが確認できた。
【００３１】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、前記実施形態では、封孔部材１５を、焼結含油軸受１０の端面１４における軸受孔１２の開口周縁部１４ａのうち、この軸受孔１４の内周面に接する領域の全周にわたって配設した構成を示したが、これに限らず、開口周縁部１４ａのうち、少なくとも軸支持部１３と接する領域１４ｂに配設されていればよい。
【００３２】
また、封孔部材１５を焼結含油軸受１０の中心と同心の円環形状とした構成を示したが、この構成に限らず、例えば外形が軸受１０の中心に対して径方向に接近離間する波形状としてもよく、歯車の歯形状のような凹凸形状としてもよい。そして、この場合、外形における平均半径が前記実施形態におけるＲａに相当すれば、前述した作用効果を有することになる。
さらに、前述した封孔部材１５に代えて、研削等により前記空孔を潰すようにしてもよい。
【００３３】
さらに、前記実施形態では、焼結含油軸受１０を、ハウジング２０に形成された孔２０ａに圧入固定して使用する構成を示したが、これに限らず、この軸受１０を圧入固定せずに、焼結含油軸受１０の外周面に封孔部材を配設して、この表面に開放された空孔を封孔した状態で装置等に固定して使用してもよい。
以上のような構成においても、前記実施形態と同様の作用効果を有することになる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
軸受孔の軸支持部上に形成される油膜を確実に保持し、かつ潤滑油の漏出を抑制することにより、回転軸との良好な潤滑状態を長期にわたって維持することができる焼結含油軸受を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る焼結含油軸受を示す側面図である。
【図２】本発明の一実施形態、および従来例に係る焼結含油軸受の封孔範囲と残油量との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態、および従来例に係る焼結含油軸受の封孔範囲と負荷容量との関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る焼結含油軸受の残油量が７５％以上になるときのこの軸受の内外径比と封孔範囲とを示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  焼結含油軸受
１１  軸受本体
１２  軸受孔
１３  軸支持部
１４  端面（軸受端面）
１４ａ  開口周縁部（内径周縁部）
１４ｂ  軸支持部と接する領域
１５  封孔部材
２０  ハウジング
２１  回転軸
Ｒｏ  外半径
Ｒｉ  軸受孔の半径および封孔部材の内半径
Ｒａ  封孔部材の外半径
【図１】
2005265144.tif 000003
【図２】
2005265144.tif 000004
【図３】
2005265144.tif 000005
【図４】
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